Rekuperace odpadního vzduchu je jednou z možností, jak výrazně snížit náklady na vytápění objektu. Jednoduchým principem, kdy se zpětným získáváním tepla z odpadního vzduchu předá teplo čerstvému přiváděnému vzduchu, je do objektu přiváděn čerstvý vzduch již předehřátý. Článek na reálném příkladě poukáže, jak spočítat množství energie na ohřev vzduchu, provozní náklady a dobu návratnosti vložené investice.
Obrázek 1 - Funkční schéma protiproudého rekuperačního výměníku [1]
1.1 Pořizovací náklady
Náklady na pořízení větracího systému s rekuperací tvoří především rekuperační jednotka, potrubní rozvody, montáž, projektová dokumentace a zaregulování VZT systému. Pro konvenční rodinné domy se investiční náklady na řízené větrání s rekuperací standardního rozsahu pohybují kolem 150.000 Kč, vč. DPH v závislosti na pořizovací ceně a kvalitě větrací jednotky.
1.2 Provozní náklady
Provoz rekuperační jednotky, tedy spotřeba elektrické energie na pohon ventilátorů a regulaci, se odvíjí od příkonu větracího zařízení, množství větracího vzduchu a doby, když je systém v provozu.
1.3 Výpočetní část
Příklad na výpočet energetické náročnosti větrání, vstupní parametry odpovídají běžnému rodinnému domu:
Objem vzduchu V 500 m3
Intenzita výměny vzduchu n 0,3 hod-1
Počet větracích dní v roce d 250 dní
Venkovní průměrná teplota v zimním období θem 3,8 °C
Vnitřní návrhová teplota θi 20 °C
Otopný zdroj Plyn. kotel
Energetická náročnost na větrání Ev se vypočte podle následujícího vztahu, kde je měrný tepelný tok větráním Hv (W/K) upraven matematickými úpravami na vstupní parametry dle zadání:
Po dosazení (vč. jednotek):
Roční náklady na přirozené větrání Nv se vypočtou součinem spotřeby a jednotkovou cenou za kWh vyrobené zemním plynem:
V případě řízeného větrání s rekuperační jednotkou s protiproudým výměníkem o účinnosti 77 % bude Ev, rek:
Roční náklady na řízené větrání s rekuperací Nv, rek se vypočtou součinem spotřeby a jednotkovou cenou za kWh vyrobené zemním plynem:
Energetická náročnost na větrání je oproti přirozenému větrání nižší o 3 780 kWh/rok. Pro správnou bilanci je však nutné zahrnout spotřebu pomocné elektrické energie na pohon ventilátorů. Připusťme, že 1 ventilátor bude mít průměrnou spotřebu 60 W, celkem tedy 2x 60 = 120 W během celého funkčního období 250 dní.
Roční náklady na pomocné energie Nv, rek, pom se vypočtou součinem spotřeby a jednotkovou cenou za kWh vyrobené elektrickou energií:
Celková roční úspora nákladů mezi systémem s přirozeným a řízeným větráním se vypočte:
Při investičních nákladech i = 150.000 Kč do řízeného větrání s rekuperací tepla je prostá návratnost:
kde:
energetická náročnost větrání [kWh/rok]
intenzita výměny vzduchu [hod-1]
objem vzduchu v objektu [m3]
objemová hmotnost vzduchu [kg/m3]
měrná tepelná kapacita vzduchu [J/kg.K]
vnitřní návrhová teplota [°C]
venkovní roční průměrná teplota [°C]
účinnost rekuperační jednotky [-]
náklady na větrání [Kč/rok]
energetická náročnost větrání s rekuperací [kWh/rok]
náklady na větrání s rekuperací [Kč/rok]
pomocná energie na větrání s rekuperací [kWh/rok]
náklady na pomocnou energii větrání s rekuperací [Kč/rok]
celková roční úspora nákladů [Kč/rok]
prostá doba návratnosti [rok]
náklady (energonositel zemní plyn) [Kč/kWh]
náklady (energonositel elektřina) [Kč/kWh]
Závěr:
Návratnost investice do větrací jednotky s rekuperací byla prostou dobou návratnosti spočtena na téměř 62 let, z čehož plyne ekonomická nevhodnost, pokud se jedná o možné doporučené opatření v rámci úspory energetické náročnosti v objektu.
1.4 Výhody a nevýhody řízeného větrání s rekuperací vzduchu
Přehled základních výhod (+) a nevýhod (-):
+ Výrazné omezené tepelných ztrát větráním v objektu;
+ zvýšení a zajištění kvality vnitřního prostředí (filtrace - vhodné pro alergiky, astmatiky), trvale čerstvý vzduch;
+ snížení rizika růstu plísní a tvorby bakterií;
+ nižší provozní náklady ve srovnání s přirozeným větráním;
+ omezení hluku z venkovního prostředí;
+ stabilní udržení teploty a vlhkosti vzduchu (možnost regulace);
+ napomáhá vysušování stavby.
- Vysoké pořizovací náklady větracího systému s rekuperací tepla;
- drobná údržba (výměny filtrů, čištění potrubního systému a distribučních elementů);
- náročnost a kvalita provedení s ohledem na šíření hluku v rámci objektu;
- možnost vytvoření osobního diskomfortu v pobytu mimo rekuperační prostředí;
- přílišné vysušování stavby v zimním "sušším" období.
1.5 Zdroje
[1] TZB - INFO - Stavebnictví, úspory energií, technická zařízení budov
URL: <http://www.tzb-info.cz/4122-zkusenosti-z-vetrani-bytovych-domu-v-cr-ii>
Související legislativa:
- ČSN EN 15665 – Větrání budov – Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov.
- ČSN EN 15242 – Větrání budov – Výpočtové metody pro stanovení průtoku vzduchu v budovách včetně filtrace.
- ČSN EN 15241 – Větrání budov – Výpočtové metody ke stanovení energetických ztrát způsobených větráním a infiltrací v komerčních budovách.
- ČSN EN 15243 – Větrání budov – Výpočet teplot v místnosti, tepelné zátěže a energie pro budovy s klimatizačními systémy.